2021 Fiscal Year Research-status Report
Ancient genomics study on histories of crop species utilization in Jananese Archiperago
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21K00996
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
熊谷 真彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 主任研究員 (80738716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植田 信太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (20143357)
水野 文月 東邦大学, 医学部, 助教 (50735496)
石谷 孔司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40826062)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNAバーコーディング / 歯石 / 古代DNA / AmpliconSeq / イネ / 雑穀 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、特定の種群に特化した専用マーカーによる高精度な分類法と核遺伝子・ゲノムの新規分析法の開発とにより、古代に利用されていた植物種や品種の特徴を詳細に理解することを目指す。具体的には、古代の歯石試料のDNAからイネ、アワ、キビ、ヒエに着目し、これらの確実な分類、詳細な品種群の同定、および特定種の核遺伝子解析による形質情報の取得手法の開発を目指している。これにより、古代のヒトの穀物利用の歴史の一端を解明することを目指す。
本年度は、まず歯石試料から、イネおよびアワ、キビ、ヒエといった雑穀類を検出・分類可能な独自開発の葉緑体DNAマーカーを用いてバーコーディング解析するための実験条件の検討を重ねた。具体的には、歯石の微量DNAインプットでのPCR条件の検討、マルチプレックスPCRの可否、各 Amplicon のNGS ライブラリ化である。さらに該当マーカーを用いた AmpliconSeq データを解析するため、専用のデータベースおよびプログラムを作製し動作検証を行った。これらの基礎的な検討によって得られた条件および解析手法を用いて、実際の江戸時代人の歯石試料の分析を進めた。その結果、複数試料について、３つの葉緑体マーカーを用いた分析を行うことができ、イネおよび、複数種の雑穀配列を検出することに成功した。これにより、本研究プロジェクトを実施する上で重要な実験手法および解析手法の開発に成功したといえる。また、公共DBより、現生栽培イネのゲノムデータを収集し、今後の解析の基盤となる多型情報を整備した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
依然として厳しい国内状況のため予定していた各地遺跡からの歯石試料の追加サンプリングを行うことはできなかった。しかしながら、すでに手持ちの試料を用いた実験検討を精力的に進めることができ、次年度以降に予定していた雑穀用のマーカーサイトを用いた解析までを実際の古代歯石試料を対象に進めることができた。葉緑体ゲノム中から見出した、イネおよび雑穀の分類に有効な３領域についてプライマーを設計し、一連のAmpliconSeq解析の実験条件の検討を行った。開発したマーカーサイトを効率的に増幅するためにマルチプレックスPCRの利用を考えていたが、おそらくインプットDNA量の少なさが原因となり、各マーカーサイトの増幅効率に予想よりも大きなバラつきや、非特異的な増幅が生じてしまうことが判り、独立したPCRを行うこととしたが、これにより安定的な増幅が得られた。情報解析のためのプログラムについても作成と動作検証を終え、実際の古代歯石試料での解析に成功し、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
イネおよび雑穀を分類するためのマーカー開発、実験手法の検討、データ解析プログラムの整備まで一連の解析フローを完成することができたため、次年度以降も研究計画通り、さまざまな時代の歯石試料を用いた解析および追加サンプルの取得を進める。
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| Causes of Carryover |
社会情勢のため今年度中に予定していた国内の試料サンプリング出張（２回）が実施できなかったため、次年度に延期して実施するために使用する。
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